GM制冷机原理及应用.ppt

,安徽万瑞冷电科技有限公司,GM制冷机简介,1,2,3,4,目录,2/20,GM制冷机原理,GM制冷机结构,GM制冷机设计要点及应用,GM制冷机使用及维护,5,脉管制冷机简介,1,目录,3/20,GM制冷机原理,西蒙膨胀法进行氦液化,西蒙膨胀法（绝热放气法）,将室温高压气体绝热充入一个刚性容器时，容器中的压力和温度升高。如果在充气的同时对容器中的气体进行冷却，使其保持原来的温度，然后将该容器中的气体向低压空间放气，气体的压力和温度便会降低，产生冷量。,GM制冷机基本原理：连续进行西蒙膨胀进行绝热放气降温。,G-M制冷机示意图,压缩系统：提供稳定的高压气源。膨胀系统：产生冷量。进气阀和排气阀的开启和关闭与气缸内排出器的上下移动由一套凸轮机构带动（图中未标出）。排出器把气缸内部空间分成上、下两个部分分别是热腔（室温腔）和冷腔（低温腔）。通过配气阀与排出器的配合，使气体压缩膨胀产生冷量。,Giffod/McMahon,GM制冷机工作过程,升压过程等压充气过程绝热放气过程等压排气过程,升压过程,等压充气过程,等压放气过程,等压排气过程,GM制冷机特点,回热式低温制冷机闭式循环，工作过程中无需额外添加工质压缩机与膨胀机分开设置，冷头振动小便于安装,2,GM制冷机结构,氦压缩机,膨胀机,压缩机结构,膨胀机结构,运动部件,二级冷头1014K,一级冷头6580K,制冷机的主要特性一级最低温度：35K，冷量：6-80W77K；二级最低温度：2K/10K，冷量：0.11.5W4.2K;15W10K;2-15W20K。,3,GM制冷机设计要点及应用,GM制冷机设计要点,参数选择,几种理想热力学循环的单位制冷量所需功的比较,压力比,相同的制冷量，GM制冷机需要的功耗随着压力比的增大而增加，相应的制冷系数将显著降低。,约为3,运转速度,回热器效率与转速的关系,50150r/min,阀门及其驱动系统,配气阀,控制制冷机中工作介质的流动,GM制冷机活塞、阀门运动及质量流与时间的关系,提前开启和关闭，防止气流剧烈波动导致回热器性能恶化。,阀门的提前开启和关闭导致实际的P-V图小于理想的P-V图，引起制冷量的损失。,驱动结构,实现GM制冷机的活塞位置与时间的关系,GM制冷机应用,低温泵超导磁体冷却零蒸发的液氦杜瓦无液氦的超导磁体恒温器氦液化器其他需要低温环境的装置,4,目录,21/20,GM制冷机使用及维护,GM制冷机选型原则,GM制冷机生产厂家对制冷机型号的命名各不相同，没有统一的规定，但其规格基本上都是以最低温度及制冷量来定。对GM制冷机的选型，主要考虑：冷头的最低温度；在某一特定温度下的制冷量；压缩机的冷却方式。,GM制冷机安装使用,压缩机与膨胀机通过氦气软管连接，连接头全部采用自密封接头防止工质泄露污染。通过制冷机法兰直接安装在腔体上制冷机工作所需条件：电源、冷却水（风冷氦压机无需）,制冷机法兰,自密封接头,GM制冷机运行注意事项工作时间温度声音冷却（冷却水或环境温度）制冷机工作气体压力吸附器更换周期,启动降温时间,累计开机时间,GM制冷机维护,制冷机的维护定期更换压缩机吸附器制冷工质氦气的补充冷头密封件的更换,启动过程中不能启动电源系统错误，冷却水未开，压缩机热保护不降温、降温慢、降不下来制冷机运转反向、压力不足、压差小、冷头故障运行过程中停机或温度升高制冷机故障,GM制冷机故障分析,5,目录,27/20,脉管制冷机简介,脉管制冷机循环过程的气体温度分布1.切换阀；2.回热器；3.负荷换热器；4.脉管；5.水冷却器；6.导流器,脉管制冷机原理,原理：利用高压气体在脉管空腔中的绝热放气膨胀过程获得制冷效应。,工作过程：充气过程换热过程排气过程回热过程,1）、冷端无机械运动部件，无低温活塞密封磨损2）、振动和电磁干扰小3）、结构简单，整机控制方便4）、失效率低，可靠性高5）、工作寿命长6）、安装位置受限，冷头必须朝下安装。,气库,